CN101476027A - 一种液化石油气钢瓶的热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热轧钢板制作的液化石油气钢瓶的热处理方法，所述热处理方法包括以下步骤：将热处理炉加热到660℃－690℃温度区间，将液化石油气钢瓶送入到热处理炉中，当液化石油气钢瓶温度达到660℃－690℃时，保温4－10分钟，将液化石油气钢瓶从热处理炉中取出，并空冷；本发明通过控制加热温度、保温时间、冷却方式等热处理工艺制度，使热处理后的液化石油气钢瓶具有优异的综合机械性能。

Description

一种液化石油气钢瓶的热处理方法

技术领域

本发明涉及液化石油气压力容器，尤其涉及一种用热轧钢板制作的液化石油气钢瓶的热处理方法。

背景技术

用于盛装压缩气体或高压液化气体的可重复充装的移动式钢质气瓶简称为钢瓶，而液化石油气钢瓶是一种用于盛装作为石油产品之一的液化石油气的钢瓶。随着经济的发展和人们生活水平的提高，液化石油气钢瓶的使用越来越普遍，尤其是作为家庭或公共餐厅燃料用途的使用更为广泛。但液化石油气钢瓶是一种危险性很大的设备，且它所储存的液化石油气是一种压力很高并且易燃易爆的压缩气体。因此，液化石油气钢瓶的安全性是非常重要的，保证钢瓶的制造质量是确保钢瓶安全的重要前提。

在液化石油气钢瓶由热轧钢板制成之后，需要对钢板进行焊接，在焊接区域及其周围存在很高的焊接应力。而这种焊接应力如不及时消除，在使用过程中，瓶内气体的压力和焊接应力的相加，将会超过钢瓶的抗爆压力而使钢瓶处于一种随时可能爆炸的危险状况下。因此，需要对制作的液化石油气钢瓶进行整体热处理，以消除在制作钢瓶的过程中所产生的焊接应力以及其它残余应力。但热处理的温度过高或过低都会影响钢瓶的材料组织，进而影响其力学性能。如果采取的热处理工艺不当，将会使钢瓶的力学性能严重衰减，从而导致钢瓶的力学性能劣化。

彭旭旻等在《钢瓶热处理对其残余应力影响的试验研究》(机电工程技术2001年第30卷第6期)中公开了对YSP-15型钢瓶分别进行780℃、640±10℃、780℃±10的热处理工艺，但未介绍在此三种热处理工艺条件下，热处理后钢板的力学性能的变化，因此不能确定在此三种热处理工艺条件下，钢瓶的力学性能是否符合要求。本发明针对以上存在的问题，确定了合理的热处理工艺，使得热处理后钢瓶的抗拉强度和屈服强度的衰减较小，同时延伸率和端面收缩率保持不变或提高。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的由于热处理工艺温度的设计不合理，使焊接应力消除不彻底或使力学性能衰减严重的缺点，而提供一种用热轧钢板制作的液化石油气钢瓶的热处理方法。该热处理方法在高温加热的同时，采用适当的冷却方式，减小其力学性能的衰减。既保证了其力学性能不降低，又保证了焊接应力的消除，使液化石油气钢瓶在安全状态下使用。

本发明所采用的热处理方法的原理在于，在制备钢瓶时，由于焊接使接头局部区域产生塑性变形，焊接接头在冷却过程中，处于弹性状态部分的收缩将受到塑性变形部分的阻力，因此产生残余应力。焊接残余应力会使材料的承载能力下降，引起脆性断裂，因此，需要采用加热以及缓慢冷却的方式来释放这些残余应力。传统的热处理通常对钢瓶的加热温度都在650℃以下或者700℃以上，如果温度较低(650℃以下)，残余应力未得到有效释放，因而其应力得不到充分的释放，还留有一定的残余应力，使钢瓶在使用中存在隐患。而使钢瓶的承载能力下降，引起脆性断裂。或者热处理温度过高，易在铁素体晶界上析出断续的网状渗碳体，使钢板的塑性或韧性降低。

本发明采用以下技术方案来实现其目的，本发明所述的液化石油气钢瓶的热处理方法中所述的钢瓶是用热轧钢板制备并进行焊接的，对钢瓶采用的热处理方法包括以下步骤：

A将热处理炉加热到660℃-690℃温度区间；

B将液化石油气钢瓶送入到热处理炉中，当液化石油气钢瓶温度达到660℃-690℃时，保温4-10分钟；

C将液化石油气钢瓶从热处理炉中取出，进行空冷。

本发明制备钢瓶所采用的热轧钢板为HP295国家标准型号，其材料成分以重量％计为：C：0.13％-0.18％，Si≤0.10％，Mn：0.70％-1.10％，P≤0.020％，S≤0.015％，Als≥0.015％，余量为Fe。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)液化石油气钢瓶的热处理温度范围为660℃-690℃温度区间，避免了因热处理温度过低或过高而导致影响钢瓶的力学性能。如果温度较低(650℃以下)，残余应力未得到有效释放，因而其应力得不到充分的释放，还留有一定的残余应力，使钢瓶在使用中存在隐患。而使钢瓶的承载能力下降，引起脆性断裂。或者热处理温度过高(700℃以上)，易在铁素体晶界上析出断续的网状渗碳体，使钢板的塑性或韧性降低。

2)液化石油气钢瓶的温度达到660℃-690℃后，需要保温4-10分钟，保证了钢瓶整体热处理温度均匀，从而避免了因钢瓶温度不均而导致显微组织不均匀进而影响钢瓶的综合性能。

3)采用空冷的方式，既达到了钢瓶消除应力的作用，又简化了生产工序，从而节约了热处理时间，提高了生产效率。

具体实施方式

以下参照附图以及实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明不限于以下实施例的描述。

本发明采用HP295热轧钢板制作钢瓶并进行焊接，然后再对焊接后存在焊接应力的钢瓶进行热处理。采用以下步骤：

先将热处理炉加热到660℃-690℃温度区间；再将液化石油气钢瓶送入到该温度区间的热处理炉中，使液化石油气钢瓶的温度逐渐达到660℃-690℃时，将钢瓶在炉中保温4-10分钟；最后，将液化石油气钢瓶从热处理炉中取出，在空气中自然冷却即可消除全部应力。

本发明制备钢瓶所采用的热轧钢板为HP295国家标准型号，其材料成分以重量％计为：C：0.13％-0.18％，Si≤0.10％，Mn：0.70％-1.10％，P≤0.020％，S≤0.015％，Als≥0.015％，余量为Fe。其力学性能为：抗拉强度Rm为475MPa，屈服强度ReL为375MPa，延伸率A为37％，断面收缩率Z为66％。钢瓶在经过焊接并消除应力之后，其力学性能是要衰减的，其衰减后达到的力学性能不应低于标准要求的下限值。在现有技术中，衰减幅度一般为：抗拉强度Rm为30MPa，屈服强度ReL为30MPa，延伸率A为3％，断面收缩率Z为3％。

实施例1

采用HP295热轧钢板制作钢瓶并进行焊接，将热处理炉加热到660℃温度，将液化石油气钢瓶送入热处理炉中，使液化石油气钢瓶的温度逐渐达到660℃，在炉中保温6分钟，最后，将液化石油气钢瓶从热处理炉中取出，在空气中自然冷却消除全部应力。在660℃温度下的力学性能为：抗拉强度Rm为460MPa，屈服强度ReL为360MPa，延伸率A为37％，断面收缩率Z为67％。该温度下的力学性能衰减较低，抗拉强度和屈服强度衰减幅度仅为15MPa，而延伸率和断面收缩率保持不变或有所提高，保证了钢瓶的使用性能。

实施例2

采用HP295热轧钢板制作钢瓶并进行焊接，将热处理炉加热到680℃温度，将液化石油气钢瓶送入热处理炉中，使液化石油气钢瓶的温度逐渐达到680℃，在炉中保温4分钟，最后，将液化石油气钢瓶从热处理炉中取出，在空气中自然冷却消除全部应力。在680℃温度下的力学性能为：抗拉强度Rm为465MPa，屈服强度ReL为365MPa，延伸率A为37％，断面收缩率Z为66％。该温度下的力学性能衰减较低，抗拉强度和屈服强度衰减幅度仅为10MPa，而延伸率和断面收缩率保持不变，保证了钢瓶的使用性能。

实施例3

采用HP295热轧钢板制作钢瓶并进行焊接，将热处理炉加热到690℃温度，将液化石油气钢瓶送入热处理炉中，使液化石油气钢瓶的温度逐渐达到690℃，在炉中保温8分钟，最后，将液化石油气钢瓶从热处理炉中取出，在空气中自然冷却消除全部应力。在690℃温度下的力学性能为：抗拉强度Rm为455MPa，屈服强度ReL为350MPa，延伸率A为37％，断面收缩率Z为65％。该温度下的力学性能衰减较低，抗拉强度和屈服强度衰减幅度仅为20MPa和25MPa，而延伸率保持不变，断面收缩率衰减很低，完全可保证钢瓶的使用性能。

实施例4

采用HP295热轧钢板制作钢瓶并进行焊接，将热处理炉加热到690℃温度，将液化石油气钢瓶送入热处理炉中，使液化石油气钢瓶的温度逐渐达到690℃，在炉中保温10分钟，最后，将液化石油气钢瓶从热处理炉中取出，在空气中自然冷却消除全部应力。在690℃温度下的力学性能为：抗拉强度Rm为455MPa，屈服强度ReL为350MPa，延伸率A为37％，断面收缩率Z为66％。即使是在该温度下的力学性能衰减也较低，抗拉强度和屈服强度衰减幅度分别仅为20MPa和25MPa，而延伸率和断面收缩率保持不变，同样保证了钢瓶的使用性能。

在表1中列出了用HP295热轧钢板制成的液化石油气钢瓶的热处理工艺及热处理后的力学性能，在表2中列出了不同热处理条件下HP295热轧钢板的力学性能。

表1

表2

由表1和表2的数据分析可知，在本发明的实施例中，液化石油气钢瓶在经过660℃-690℃温度区间的加热并保温4-10分钟，然后空冷的热处理工艺后，液化石油气钢瓶的力学性能衰减较低，抗拉强度和屈服强度衰减幅度为10MPa-25MPa，延伸率和断面收缩率保持不变或有所提高，延伸率和断面收缩率的提高幅度均为1％-4％。本发明的液化石油气钢瓶热处理后的力学性能与现有技术相比，力学性能衰减幅度明显降低，而延伸率和断面收缩率均提高，因此经过本发明热处理之后的液化石油气钢瓶与现有技术相比其综合性能均得到了提高。

此外，本发明用HP295热轧钢板制作的液化石油气钢瓶在经过上述不同的热处理工艺之后的显微组织为铁素体和珠光体，铁素体的晶粒度为11.5级(国家标准是铁素体的晶粒度≥6级)。热处理之后钢瓶的显微组织和晶粒度与HP295标准热轧钢板的显微组织没有发生明显变化，保证了钢瓶材质的使用性能。本发明通过控制加热温度、保温时间、冷却方式等热处理工艺制度，使钢瓶具有了更优异的综合机械性能。同时也完全符合国家关于压力容器用钢板的各项性能指标。

本发明在保证了消除钢瓶的焊接应力的同时，也保证了钢瓶各项性能指标达到国家标准对压力容器的要求，进而保证了钢瓶的使用性能。本发明对于液化石油气钢瓶所选择的热处理温度和处理方法是具有创造性的，既达到了钢瓶消除应力的作用，又简化了生产工序，从而节约了热处理时间，提高了生产效率。

Claims (2)

1、一种液化石油气钢瓶的热处理方法，所述的钢瓶用热轧钢板制备并进行焊接，其特征在于：所述的热处理方法包括以下步骤：

A 将热处理炉加热到660℃-690℃温度区间；

B 将液化石油气钢瓶送入到热处理炉中，当液化石油气钢瓶温度达到660℃-690℃时，保温4-10分钟；

C 将液化石油气钢瓶从热处理炉中取出，进行空冷。

2、根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于制备钢瓶所用的热轧钢板的材料成分以重量％计为：C：0.13％-0.18％，Si≤0.10％，Mn：0.70％-1.10％，P≤0.020％，S≤0.015％，Als≥0.015％，余量为Fe。